La creación rápida de prototipos es un proceso de diseño en el que los ingenieros desarrollan modelos geométricos. Sólo para probar varios aspectos del producto, como funciones, características y rendimiento. Por ello, los expertos creen que este proceso reduce el desperdicio y permite corregir cualquier defecto de diseño. Entonces, ¿por qué está creciendo la tecnología de creación rápida de prototipos?
Una breve introducción a la historia de la creación rápida de prototipos
La tecnología de creación rápida de prototipos (RPT) se utilizó por primera vez en los Estados Unidos. En 1987, 3D SYSTEM introdujo por primera vez equipos comerciales de creación rápida de prototipos. PRATT & WHITNEY Y EASTMAN KODAK son el sello distintivo del comienzo de la aplicación industrial de la tecnología de creación rápida de prototipos en la década de 1990. El alcance de la tecnología de creación rápida de prototipos se está expandiendo rápidamente y es utilizada por empresas como Boeing en EE. UU., GM, AUDI y BMW en. Alemania y muchas otras empresas internacionales de renombre. En 1992, ya se habían utilizado equipos de creación rápida de prototipos en más de 500 proyectos en 17 países.
Creación rápida de prototipos en China
En China, la tecnología de creación rápida de prototipos comenzó a desarrollarse a principios de la década de 1990, principalmente en la Universidad Xi'an Jiaotong, la Universidad Tsinghua, la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong y Beijing Longyuan AFS Co., Ltd., que se ocupaba de la fotopolimerización y el modelado de capas fundidas. . , producción de unidades jerárquicas y tecnología de moldeo por sinterización láser regional, así como investigación de dispositivos. Los correspondientes dispositivos de creación rápida de prototipos ya están disponibles comercialmente.
La principal ventaja de la tecnología de creación rápida de prototipos es que reduce los costos de fabricación y el tiempo de respuesta del mercado. Esta es la razón por la que los fabricantes suelen optar por hacer esto. La tecnología de creación rápida de prototipos, popular y de rápido desarrollo, especialmente en el campo de la belleza, se utiliza ampliamente en muchos campos, como el automóvil, la motocicleta, la aviación, el ejército y la medicina.
Cómo crear un prototipo
La tecnología de creación rápida de prototipos ha reducido las numerosas incertidumbres que rodean la idoneidad de un producto para el usuario. La tecnología ha brindado a los desarrolladores de productos espacio para evaluar, obtener datos y tomar una decisión informada basada en los comentarios de los usuarios desde el primer prototipo.
A continuación se detallan las ventajas de producir un prototipo utilizando el proceso de fabricación rápido:
Detección temprana de defectos y errores de diseño.
La detección temprana de defectos asociados con el prototipo puede limitar el desperdicio y la producción en masa de artículos defectuosos.
Para una evaluación rápida de los requisitos de costos, tiempo y materiales.
El diseño de modelos ayuda al fabricante a determinar el valor real de la producción. Indica la cantidad de materiales necesarios y también el tiempo de procesamiento esperado y la mano de obra requerida. Esto proporciona al fabricante datos para crear un presupuesto y determinar los costos finales de producción.
Para recopilar información precisa
Las entregas insuficientes sólo provocaron mayores costes del proyecto debido a una gran cantidad de retrabajos. Sin embargo, desarrollar un prototipo funcional ayuda a solidificar los requisitos necesarios para el modelo final.
Comprender técnicamente las debilidades de la producción.
Al desarrollar un prototipo funcional, mejorará su comprensión de los problemas de diseño técnico anticipados e imprevistos. Luego podrá superar los desafíos aplicando un sistema bien diseñado al producto final.
Para determinar las máquinas necesarias.
Los fabricantes suelen enfrentarse a un dilema cuando se trata de un procesamiento rápido. Por ejemplo, no se sabe si las máquinas existentes pueden manejar la producción, si es necesario modificar las máquinas o si es necesario comprar máquinas nuevas. La mejor manera de responder a esta pregunta es crear un prototipo que te ayude a determinar lo que necesitas en términos de motor.
Pruebas de salud y durabilidad del producto.
Hacer un prototipo facilita determinar si el producto encajará perfectamente. Esto le ahorra al fabricante tiempo, dinero y desperdicio de material durante el retrabajo. También ayuda a evaluar la durabilidad del material utilizado y su resistencia al desgaste.
Para buscar recursos
Un prototipo puede mostrar la viabilidad de tu proyecto. Al desarrollar uno, aumentará la confianza de los inversores y aumentará las posibilidades de recibir dinero por su idea.
Obtenga comentarios de los usuarios finales
Obtener feedback de clientes, distribuidores y clientes. Ayuda a identificar errores funcionales o de diseño. Esta información es fundamental para que los diseñadores corrijan errores de diseño.
5 métodos rápidos de creación de prototipos
Hoy en día, con el desarrollo de nuevos materiales, especialmente materiales de alto rendimiento, y la aplicación de la creación rápida de prototipos, se están desarrollando tecnologías de creación rápida de prototipos cada vez más avanzadas. A continuación se muestran algunos típicos.
1. Dispositivo de estereolitografía (SLA)
El curado selectivo de resina fotosensible líquida es un tipo de tecnología de creación rápida de prototipos que se utilizó por primera vez en la creación de prototipos de máquinas, que está equipada con un tanque lleno de resina fotosensible líquida, el material para la creación rápida de prototipos SLA. La resina líquida inicialmente se endurece rápidamente bajo irradiación UV. Al nivel del líquido, se puede elevar el banco al siguiente espesor de sección. La resina se concentra después de un escaneo controlado por computadora con un rayo láser UV. Al solicitar escanear el contorno transversal a lo largo de la superficie del líquido, el área escaneada se endurece y se le da el contorno esperado. Luego, el banco desciende hasta la altura de una capa y se cubre con otra capa de resina líquida. Durante el segundo endurecimiento por barrido, la nueva capa solidificada se une firmemente a la capa anterior. Este proceso se repite hasta que se forme todo el producto.
2. Fabricación de objetos laminados (LOM)
Este método se basa en un modelo 3D de la línea de contorno de cada sección y está controlado por computadora, con el rayo láser de CO2 escaneando los materiales livianos (como el papel adhesivo para pisos) para cortar los contornos de las capas. Paso a paso, las capas se unen entre sí y finalmente forman un producto tridimensional.
3. Sinterización por láser seleccionada (SLS)
SLS utiliza láseres de CO2 y materiales en polvo (como polvo de plástico, polvo de cerámica y polvo de metal mezclado con aglutinante) para el moldeo. Primero se extiende una capa de material en polvo sobre el banco, luego la pieza de polvo se sinteriza bajo la influencia de un rayo láser controlado por computadora con la información del contorno de la sección transversal y el banco se baja a la altura de la capa. Luego, una nueva capa de resina líquida cubre la superficie de la capa previamente solidificada. Repitiendo todos estos pasos, finalmente se crea un producto tridimensional.
4. Modelado por deposición fundida (FDM)
Bajo control por computadora, la boquilla de la máquina de conformado rápido se calienta de acuerdo con la información del contorno de la sección transversal mientras el plano xy se mueve en la dirección del eje z. El material de seda (como el hilo de plástico) para la máquina de seda se envía a la boquilla y se calienta para que se derrita en el tanque. Luego se recubre selectivamente sobre el banco y se enfría rápidamente después de que se forma el contorno de la sección transversal. Una vez completado el proceso de moldeado de una capa, el banco se baja a la altura de una capa y se recubre la siguiente capa. De esta forma, los círculos finalmente se utilizan para formar un producto tridimensional.
5. Impresión tridimensional (TDP)
TDP funciona con una máquina de conformado rápido y se controla por computadora de acuerdo con la información del contorno de la sección transversal. El adhesivo se pulveriza selectivamente sobre las capas preparadas de material en polvo y forma el contorno de la sección transversal. Después de completar una capa de moldura, la encimera desciende hasta el nivel de una capa transversal y luego sigue la siguiente capa de adhesivo. Al repetir estos procesos, finalmente se crea un producto 3D.
Proceso rápido de creación de prototipos
La creación rápida de prototipos es una tecnología de fabricación en la que el proceso de producción se produce rápidamente. Un método es la impresión 3D, que parece una tecnología nueva. Sin embargo, existe desde hace más de 30 años.
La tecnología ha avanzado hasta el punto de automatizar software y procesos. Utiliza CAD, un proceso que ha tenido un impacto positivo en el mercado de la impresión 3D. Los clientes pueden recibir marcos dentro de los 15 días o dependiendo de la complejidad del proyecto.
La introducción del proceso de adición de material tridimensional supuso un gran avance en la creación rápida de prototipos. Sin embargo, el impacto de la impresión 3D sólo se sintió cuando se empezaron a utilizar tecnologías asistidas por ordenador como CAD, CAM y CAE.
A diferencia del moldeo por inyección y el mecanizado CNC, los métodos rápidos de creación de prototipos son limitados. También es importante señalar que la impresión 3D, la estereolitografía y la sinterización por láser tienen limitaciones debido a los materiales en capas.
Rapid Prototyping China produce productos a partir de herramientas pesadas en muy poco tiempo. Ofrece a los clientes modelos de calidad a un precio más bajo. Adquiere dimensiones, forma y otras características mediante el reconocimiento y el tacto.
El desarrollo de la creación rápida de prototipos.
Los métodos de fabricación tradicionales eran costosos de implementar. Por ejemplo, procesos como el moldeo por inyección o la creación de prototipos CNC generaban volúmenes bajos y eran métodos costosos para producir prototipos personalizados.
La técnica de creación rápida de prototipos transformó las ideas en un concepto realista. Los avances tecnológicos en la creación de modelos de alta precisión que funcionan como producto terminado se han logrado a través de una serie de fases de validación destinadas a la producción en masa.
Crear un prototipo es ahora más rápido que nunca. El uso de datos CAD puede acelerar la ejecución basándose en resultados de pruebas frecuentes y comentarios reales. Esto facilita que los diseñadores e ingenieros hagan realidad sus ideas.
La tecnología de creación rápida de prototipos es la tecnología de fabricación y el método de desarrollo de nuevos productos más avanzados del mundo en la década de 1990. En los países desarrollados, la adopción de tecnología de creación rápida de prototipos es una estrategia importante para que las empresas garanticen el ciclo de desarrollo y mejoren la calidad del diseño en el desarrollo de nuevos productos. . En la actualidad, la competencia en el mercado es cada vez más intensa y el cambio de productos se está acelerando.
Para mantener la competitividad de nuestros productos en los mercados nacionales y extranjeros, necesitamos urgentemente adoptar métodos de innovación modernos, al mismo tiempo que aumentamos la inversión en el desarrollo de nuevos productos y fortalecemos nuestra conciencia de innovación. La tecnología de creación rápida de prototipos permite la producción rápida de nuevas muestras de productos de cualquier forma compleja sin necesidad de herramientas, troqueles ni portaherramientas.
Al utilizar la tecnología de creación rápida de prototipos, los modelos o muestras creados rápidamente se pueden utilizar directamente para el diseño de la apariencia de nuevos productos, la verificación funcional, etc. Es muy beneficioso optimizar el diseño de productos, aumentando significativamente la tasa de éxito del desarrollo de nuevos productos, mejorando la competitividad de los productos en el mercado, acortando el ciclo de desarrollo y reduciendo los costos de desarrollo mediante la aplicación de tecnología en toda la empresa para realizar prototipos rápidos. innovación de producto. las actividades se reducen.
La tecnología de creación rápida de prototipos se utiliza en muchas áreas. Su alcance es principalmente en verificación de diseño, previsión de mercado, pruebas de ingeniería (análisis de tensiones, conductos de aire, etc.), pruebas de montaje, fabricación de moldes, medicina, estética, etc. La tecnología de creación rápida de prototipos se utiliza principalmente en la industria manufacturera (hasta un 67%), lo que sugiere que la tecnología de creación rápida de prototipos tiene un enorme impacto en la mejora del diseño de productos y los niveles de fabricación.
¿Por qué necesita creación rápida de prototipos?
La creación rápida de prototipos ha ganado reconocimiento entre los diseñadores técnicos. Es un medio preciso para que el fabricante realice su producto final. Además, la creación rápida de prototipos en metal ha evolucionado significativamente y se ha convertido en una solución para varias industrias. Garantiza la realización de cualquier concepto de diseño a partir de una variedad de metales.
He aquí por qué necesita creación rápida de prototipos:
Realización eficiente del concepto.
Anteriormente, si había cambios significativos en el diseño, el diseñador tenía que empezar desde cero o reiniciar por completo. Sin embargo, con la creación rápida de prototipos, los problemas se resuelven en el proceso, ahorrando tiempo y recursos.
Comunicar ideas
Convencer plenamente a todos los implicados y garantizar que queden satisfechos. Necesita un modelo físico para transmitir sus ideas con mayor claridad que utilizar una presentación de diseño visual en pantalla. También proporciona un canal para comentarios prácticos que ayudan a refinar o mejorar el diseño.
Ahorra costes y tiempo
Una de las principales razones por las que necesita creación rápida de prototipos es la capacidad de desarrollar productos exactos según los requisitos. No se requieren herramientas especiales para alterar o alterar el diseño. Todo lo que necesitas es un modelo CAD y todo el proceso sigue siendo el mismo.
Reduce los errores de diseño.
Con la fabricación aditiva, los errores de diseño se pueden identificar fácilmente antes de que comience la producción en masa.
La dirección futura del desarrollo de la creación rápida de prototipos
La tecnología de conformación rápida todavía tiene muchas deficiencias. Los futuros trabajos de investigación y desarrollo se centrarán principalmente en los siguientes aspectos:
- Mejorar la confiabilidad y productividad del sistema de conformado rápido y la capacidad de producir piezas grandes, especialmente la precisión del sistema de conformado rápido.
- Desarrollar un sistema de creación rápida de prototipos rentable.
- Mejora e innovación de métodos y procesos de creación rápida de prototipos;
- Desarrollar rápidamente materiales moldeables con buen rendimiento;
- Desarrollar un potente software de creación rápida de prototipos.
Los prototipos le brindan la oportunidad de crear un diseño que coincida con la apariencia de sus clientes. El proceso le permite probar el producto y el método de producción y experimentar la experiencia del usuario final. Los comentarios de los usuarios le permiten recopilar suficiente información, recrear y lanzar un producto comercializable.
